Confirman que el agua existe como dos líquidos diferentes: la resolución de una paradoja de hace 30 años
Un estudio de vanguardia publicado en la revista Science ha logrado capturar la primera evidencia experimental de que el agua posee un punto crítico en el que se divide en dos estados líquidos diferentes, resolviendo una de las paradojas más persistentes de la física química
Recreación artística de experimento XFEL. Foto: ChatGPT / Scruzcampillo.
Santiago Campillo Brocal,
Biólogo. Máster en Biología Molecular y Biotecnología
Director de Muy Interesante Digital/29.03.2026 | 13:27Actualizado: 29.03.2026 | 13:27
El agua se comporta de forma extraña en comparación con casi cualquier otra sustancia conocida. Mientras que la mayoría de los líquidos se contraen al enfriarse, lo que aumenta su densidad, el agua alcanza su densidad máxima a los cuatro grados y comienza a expandirse si seguimos bajando la temperatura. Este comportamiento anómalo es la razón por la que el hielo flota y por la que la vida puede sobrevivir en el fondo de los lagos congelados durante el invierno.
Sin embargo, el origen de estas propiedades ha sido objeto de un intenso debate científico durante más de treinta años. Investigadores de la Universidad de Estocolmo han logrado demostrar que el agua puede existir en dos estados líquidos con densidades y estructuras moleculares diferentes, confirmando la existencia de un punto crítico líquido-líquido en condiciones de sobreenfriamiento extremo. Este hallazgo no solo explica por qué el agua es físicamente única, sino que revela que el líquido que bebemos a diario se encuentra en un estado de heterogeneidad molecular dinámica, fluctuando constantemente entre dos formas de organización.
PAL-XFEL, la técnica del flash de rayos X
La dificultad para observar este fenómeno reside en lo que los físicos denominan el régimen de metaestabilidad profunda. A temperaturas muy por debajo del punto de congelación, el agua líquida es extremadamente inestable y tiende a cristalizar en hielo de forma casi instantánea. Para poder observar el agua antes de que se convirtiera en sólido, el equipo liderado por el profesor Anders Nilsson utilizó pulsos de rayos X de femtosegundo en un láser de electrones libres ( PAL-XFEL ) en Corea del Sur.
Esta tecnología permitió a los científicos fotografiar el comportamiento del agua a unos -63 grados Celsius y bajo una presión de 1.000 atmósferas. A esta temperatura, el agua se encuentra sobreenfriada, un estado en el que permanece líquida por debajo de los cero grados. Lo que el experimento reveló fue que, en este punto crítico, la distinción entre las dos fases líquidas desaparece y emerge un nuevo estado de inestabilidad. Los investigadores pudieron determinar que el agua líquida es, en realidad, una coexistencia de fases líquidas que difieren en la forma en que las moléculas de agua se enlazan entre sí: un líquido de baja densidad y otro de alta densidad.
El horizonte de sucesos del agua
Un aspecto fascinante de la investigación es cómo cambia la velocidad del movimiento molecular al acercarse a este punto. Como dice Robin Tyburski, investigador en física química de la Universidad de Estocolmo, el sistema se ralentiza de tal forma que parece que no puedes escapar del punto crítico si has entrado en él, casi como si fuera un agujero negro. Esta analogía ilustra la enorme inestabilidad del sistema, donde las moléculas quedan atrapadas en un estado de indecisión estructural.
Recreación artística que muestra moléculas de agua organizadas en dominios de distinta densidad con enlaces de hidrógeno visibles en un entorno de simulación avanzada. Foto: ChatGPT / Scruzcampillo.Aunque estas condiciones de -63 grados y presiones gigantescas parezcan alejadas de nuestra realidad, son el motor invisible de lo que ocurre en nuestro vaso de agua. En nuestro día a día, el agua no se separa físicamente en dos capas, pero sus moléculas fluctúan constantemente entre estas dos densidades. Es esta dualidad estructural del agua la que empuja a las moléculas a separarse un poco más cuando la temperatura baja de los 4 grados, provocando esa expansión contraintuitiva que hace que el hielo flote. Sin este punto crítico detectado en el laboratorio, el agua se comportaría como cualquier otro líquido y la vida en la Tierra, tal y como la conocemos, no habría tenido el entorno estable necesario para prosperar.
El fin de un misterio de tres décadas
La confirmación de esta transición de fase líquido-líquido marca el fin de una era de especulaciones. Durante treinta años, la comunidad científica estuvo dividida entre quienes creían en este punto crítico y quienes pensaban que era un error de los modelos computacionales. El uso de láseres de rayos X ultra-rápidos ha permitido finalmente zanjar la disputa y validar que el agua es, efectivamente, un líquido supercrítico en condiciones ambientales.
Este hito científico permite a la comunidad investigadora centrarse ahora en las implicaciones prácticas del hallazgo. Comprender la verdadera naturaleza molecular del agua es fundamental para disciplinas que van desde la geología y el clima hasta la biología molecular. El agua no es solo un disolvente pasivo, es un componente dinámico cuya arquitectura interna dicta cómo interactúan las proteínas en nuestras células o cómo se comporta el hielo en los glaciares.
¿Errores o complejidad?
Estas anomalías del agua no son errores de la naturaleza, sino consecuencias directas de su complejidad interna. Al demostrar que el líquido se divide en dos estados distintos bajo frío extremo, los científicos han proporcionado la clave para entender la sustancia más importante para muestra existencia.
Incluso en las sustancias más simples y cotidianas, la materia esconde estructuras de una sofisticación asombrosa. Al final, este descubrimiento nos recuerda que solo mediante la observación de los límites extremos, donde el líquido casi deja de serlo, podemos comprender el comportamiento del mundo que nos rodea en su estado más habitual. El agua que bebemos es, literalmente, el resultado de una lucha molecular que solo se resuelve gracias a la extraña física de sus fases líquidas.
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Referencias
Kim, K. H., et al. ( 2026 ). Experimental evidence of a liquid-liquid critical point in supercooled water. Science, 370( 6519 ). DOI: 10.1126/science.aec0018.
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